III. Textual analysis
III.6. Skírnismál
Como já referido anteriormente, foram utilizados na elaboração desta dissertação dados de radiação solar horizontal obtidos a partir do software informático Solterm. Tratam-se de dados estimados de radiação solar, nomeadamente valores de irradiância solar horizontal com periodicidade horária e referentes a um ano genérico. Para a quantificação da radiação solar, que é possível obter a partir dos dados do Solterm, optou-se pela utilização do modelo anisotrópico de Hay e Davies. A grande particularidade deste modelo, é a existência de um índice anisotrópico A que indica qual a quantidade da radiação difusa incidente numa superfície horizontal que é tratada como radiação directa.
No desenvolvimento dos mapeamentos a seguir apresentados foi utilizado o software informático Surfer, que permitiu desenhar linhas de igual amplitude ou quantidade de uma determinada variável em representações de Portugal Continental. As linhas representadas e o código de cores associado são representantes e elucidativos da evolução dessa variável ao longo do território de Portugal Continental. Como é de conhecimento geral, a radiação solar global incidente numa superfície horizontal em Portugal continental, tem maior predominância no Sul do País, tal como observado na Figura 4.6.
Figura 4.6 Radiação solar global horizontal anual
A partir da observação da Figura 4.6 é facilmente detectável que é no Sul de País que se verificam os maiores valores de radiação solar incidente num plano horizontal, verificando-se também uma diminuição gradual da radiação global do Sul para o Norte. Por outro lado, e em localizações à mesma latitude, verifica-se um aumento da radiação solar do litoral para o interior do País.
Estas diferenças resultam num padrão visual bastante perceptível, de radiações globais semelhantes para latitudes mais altas no interior em relação a latitudes mais baixas no litoral.
As constatações acima referidas estão de certa forma em consonância com o espectável de radiação solar em superfícies horizontais, existindo maior quantidade de radiação solar no Sul relativamente ao Norte e no interior em relação ao litoral.
Pela análise do código de cores criado na Figura 4.7, relativo ao rácio de radiação directa horizontal existente na radiação global horizontal, verifica-se uma diminuição gradual da quantidade de radiação directa do Sul até ao centro do País e um aumento da radiação directa do litoral para o interior. É também identificável que, para latitudes superiores à zona centro, o rácio de radiação aumenta, superando os valores verificados tanto no Sul como no centro do País.
Figura 4.7 Rácio de Radiação directa horizontal existente na Radiação global horizontal
A natureza dos dados utilizados não é alheia aos resultados óbitos, na medida em que os dados retirados do software informático Solterm referem-se a valores de radiação solar estimada, não observada.
4.3.1. Ganhos
de
radiação
solar
em
superfícies
com
seguimento
comparativamente a superfícies estacionárias com inclinação óptima
É possível aumentar a energia retirada da radiação solar incidente no plano de uma superfície horizontal, com a aplicação de sistemas estacionários inclinados ou com sistemas de seguimento solar. Para o aproveitamento da radiação solar existente numa superfície horizontal a partir de sistemas estacionários inclinados, existe um valor óptimo em que se verifica o maior ganho de radiação solar. Com a aplicação do modelo desenvolvido chegou-se ao valor médio de inclinação óptima de 33 graus para Portugal Continental.
Nos dias de hoje, Portugal encontra-se entre os países com o maior desenvolvimento e maturação das tecnologias de aproveitamento de energia solar, como é caso dos sistemas solares térmicos e sistemas fotovoltaicos. Este lugar de relevo deve-se em parte às políticas europeias e nacionais pró energias renováveis, que fomentaram a aplicação de sistemas para aproveitamento de energia solar, contudo o sector da energia solar em Portugal é ainda muito subaproveitado. Pela análise da Figura 2.3 podemos facilmente verificar o aumento da potência fotovoltaica instalada desde o ano de 2008, data referente às primeiras instalações de sistemas fotovoltaicos no âmbito do decreto de lei da microprodução de electricidade. Na sua grande maioria os sistemas fotovoltaicos instalados são do tipo estacionário inclinado, pois têm custos de instalação inferior quando comparáveis a sistemas com seguimento e também pela falta de informação do possível ganho de radiação solar com a utilização de sistemas seguimento em detrimento de sistemas estacionários inclinados.
A Figura 4.8 apresenta a distribuição de radiação solar incidente numa superfície estacionária com inclinação óptima. Para uma possível aplicação de sistemas com seguimento em detrimento de sistemas estacionários, importa saber qual o ganho de radiação solar que advém dessa opção de utilização.
Figura 4.8 Radiação solar global anual incidente num plano estacionário com inclinação óptima
A Figura 4.9 apresenta o ganho de radiação solar em valores percentuais da utilização de uma superfície com seguimento a um eixo horizontal Este-Oeste comparativamente a uma superfície estacionária com inclinação óptima. Verifica-se que, com a utilização de seguimentos horizontais a um eixo Este-Oeste, o ganho de radiação solar encontra-se entre os 7,25% e 10,85%. É também visível uma diminuição gradual do ganho de radiação desde o Norte até ao centro, com valores que variam entre 10,85% e 8,75%. Por outro lado observa-se que o ganho de radiação aumenta do centro até ao Sul do País entre valores de 8,75% e os 10,25%.
No domínio da longitude é perceptível o aumento do ganho de radiação do litoral para o interior, desenvolvendo-se um padrão praticamente uniforme ao longo de Portugal Continental.
Com este tipo de seguimento para aproveitamento da radiação solar, a zonas de Portugal onde se verificam os maiores ganhos são a zona centro do Algarve e em praticamente toda a zona do interior Norte, em ambas as zonas encontram-se valores de ganho na ordem dos 10%. Por outro lado, é na
zona do grande Porto que se verificam os menores ganhos de radiação solar com a utilização de superfícies com seguimento a um eixo horizontal Este-Oeste, com resultados de pouco mais de 7%.
Figura 4.9 Ganho de radiação solar com a utilização de uma superfície com seguimento a um eixo horizontal Este-Oeste, em relação à radiação global numa superfície estacionária com inclinação
óptima
Uma das razões para os resultados verificados, deve-se em parte aos maiores valores de radiação directa existentes na zona Norte do País em detrimento da zona Sul. Estes valores são utilizados pelo índice anisotrópico do modelo de Hay e Davies para aumentar a radiação directa na superfície inclinada. Para além do referido, a existência de maiores latitudes e inclinações dos sistemas estacionários no Norte do País, influenciam por sua vez o índice Rb e por consequente um aumento da radiação directa.
A Figura 4.10 apresenta a distribuição irradiação obtida, ou seja, a energia proveniente do Sol por unidade de área e medida no plano da superfície com seguimento a um eixo horizontal Este-Oeste.
Verifica-se que em superfícies com seguimento a um eixo horizontal Este-Oeste, a irradiação anual em Portugal varia entre 1720 kWh/m2 e 2080kWh/m2.
Figura 4.10 Radiação solar global anual incidente numa superfície com seguimento a um eixo horizontal Este-Oeste
Na análise do mapa conclui-se que para o seguimento em avaliação, a zona Sul de Portugal confere os maiores valores globais de radiação solar incidente. Verifica-se uma diminuição gradual da radiação solar do Sul para o Norte e um aumento da radiação do litoral para o interior. Obteve-se deste modo um padrão visual de radiações semelhantes para latitudes mais elevadas no interior em relação a latitudes mais baixas no litoral.
A Figura 4.11 mostra o ganho de radiação solar em valores percentuais na utilização de uma superfície com seguimento a um eixo horizontal Norte-Sul, comparativamente a uma superfície estacionária com inclinação óptima. Verifica-se que com a utilização de seguimentos horizontais a um eixo Norte-Sul o ganho de radiação solar varia entre os 15,1% e 24,56%.
Figura 4.11 Ganho de radiação solar com a utilização de uma superfície com seguimento a um eixo horizontal Norte-Sul, em relação à radiação global numa superfície estacionária com inclinação
óptima
Descendo em latitude no mapa da Figura 4.11 verifica-se uma diminuição do ganho de radiação solar do Norte do País até ao centro com valores que variam entre 24,56% e 16%. Continuando a descer em latitude verifica-se um aumento do ganho da radiação solar do centro do País até ao Sul, com valores a variar entre 16% e os 20%.
Longitudinalmente verifica-se um aumento do ganho de radiação do litoral para o interior, desenvolvendo-se um padrão praticamente uniforme ao longo de Portugal Continental.
Com este tipo de seguimento para aproveitamento da radiação solar, a zona de Portugal onde se verificam os maiores ganhos é a zona do Norte interior, com o pico desse ganho em Freixo de Espada à Cinta. Por outro lado a zona de Portugal com os ganhos inferiores de radiação solar situa-se na zona Aveiro-Porto, com mínimos a rondar os 15,1%.
Pela análise da Figura 4.12 constata-se que em superfícies com seguimento a um eixo horizontal Norte-Sul, a irradiação anual em Portugal varia entre 1840 kWh/m2 e 2256kWh/m2.
Figura 4.12 Radiação solar global anual incidente numa superfície com seguimento a um eixo horizontal Norte-Sul
Na análise do mapa verifica-se uma diminuição gradual da radiação global do Sul para o Norte do País e um aumento dessa radiação do litoral para o interior. É também perceptível neste seguimento em análise, que a zona Sul de Portugal apresenta os valores mais elevados de radiação solar global incidente e é na zona do litoral Norte que se verificam os valores mais baixos.
Observa-se pelo estudo da Figura 4.13 que com a utilização de uma superfície com seguimento azimutal, obtêm-se ganhos de radiação solar entre os 26% e 36%.
Figura 4.13 Ganho de radiação solar com a utilização de uma superfície com seguimento azimutal, em relação à radiação global numa superfície estacionária com inclinação óptima
Observando em latitude o mapa da Figura 4.13, verifica-se uma diminuição do ganho de radiação solar do Norte do País até ao centro, com valores que variam entre 36% e 28%. Por outro lado, é identificável após a análise do mapa, um aumento do ganho da radiação solar do Sul até ao centro do País, com valores a variar entre 28% e os 29%.
No domínio da longitude, ao exemplo dos mapas do ganho da radiação solar anteriores, continua-se a verificar um aumento do ganho de radiação do litoral para o interior, desenvolvendo-se um padrão praticamente uniforme ao longo de Portugal Continental.
Com este tipo de seguimento para aproveitamento da radiação solar, as zonas de Portugal onde se verificam os maiores ganhos, são as zonas do Norte interior e da região do Minho. Verificando-se o pico desse ganho em Valença do Minho. Por outro lado, a zona de Portugal com os ganhos inferiores de radiação solar situa-se na zona Aveiro-Porto, com mínimos a rondar os 26%.
Pela análise da Figura 4.14, relativa à radiação global incidente, verifica-se que em superfícies com seguimento azimutal, a irradiação anual em Portugal varia entre 2020 kWh/m2 e 2475kWh/m2.
Figura 4.14 Radiação solar global anual incidente numa superfície com seguimento azimutal
Pela análise do mapa verifica-se uma diminuição gradual da radiação global quando se sobe em latitude e um aumento dessa radiação do litoral para o interior. É também perceptível que neste seguimento que é na zona Sul de Portugal que se verificam os valores mais elevados de radiação solar global incidente e na zona do litoral Norte se verificam os valores mais baixos.
Verifica-se pela análise da Figura 4.15 que a utilização de uma superfície com seguimento polar promove ganhos de radiação solar entre os 27% e 36,65%, comparativamente aos valores de radiação atingíveis com superfícies estacionárias com inclinação óptima.
Figura 4.15 Ganho de radiação solar com a utilização de uma superfície com seguimento polar, em relação à radiação global numa superfície estacionária com inclinação óptima
Verifica-se uma diminuição do ganho de radiação solar do Norte do País até ao centro, com valores que variam entre 36% e 28%. Por outro lado, do centro para o Sul do País não é identificável na figura qualquer alteração no ganho da radiação mas na verdade existe um ténue aumento do ganho da radiação solar do centro do País até ao Sul, tal como indica a Tabela 4.1.
No domínio da longitude verifica-se um aumento do ganho de radiação do litoral para o interior, desenvolvendo-se um padrão praticamente uniforme ao longo de Portugal Continental.
Com este tipo de seguimento para aproveitamento da radiação solar, a zona de Portugal onde se verificam os maiores ganhos é a zona do Norte interior, atingindo o valor máximo em Freixo de Espada à Cinta. Por outro lado, a zona de Portugal com o ganho inferior de radiação solar situa-se na zona Aveiro-Porto, com mínimos a rondar os 27%.
Na análise da Figura 4.16 verifica-se que em superfícies com seguimento polar, a irradiação anual em Portugal varia entre 2040 kWh/m2 e 2495kWh/m2.
Figura 4.16 Radiação solar global anual incidente numa superfície com seguimento polar
Na análise do mapa verifica-se uma diminuição gradual da radiação global do Sul para o Norte e um aumento dessa radiação do litoral para o interior. É também perceptível que é na zona Sul de Portugal que se verificam os valores mais elevados de radiação solar global incidente e na zona do litoral Norte verificam-se os valores mais baixos.
Pela análise da Figura 4.17 verifica-se que a utilização de uma superfície com seguimento dois eixos promove ganhos de radiação solar entre os 30% e 41%, comparativamente aos valores de radiação atingíveis com superfícies estacionárias com inclinação óptima.
Descendo em latitude no mapa da Figura 4.17 verifica-se uma diminuição do ganho de radiação solar do Norte do País até ao centro, com valores que variam entre 41% e 32%. Por outro lado, não é identificável na figura qualquer alteração no ganho de radiação, pois este mantém-se praticamente constante do centro do País até ao Sul.
Figura 4.17 Ganho de radiação solar com a utilização de uma superfície com seguimento a dois eixos, em relação à radiação global numa superfície estacionária com inclinação óptima
Por outro lado, verifica-se um aumento do ganho de radiação do litoral para o interior, desenvolvendo- se um padrão praticamente constante ao longo de Portugal Continental.
Com este tipo de seguimento para aproveitamento da radiação solar, a zona de Portugal onde se verificam os maiores ganhos é a zona do Norte interior, com um pico de 41% a ser verificado em Freixo de Espada à Cinta. Por outro lado, a zona de Portugal com os ganhos inferiores de radiação solar situa-se na zona Aveiro-Porto, com mínimos a rondar os 30%.
Na análise da Figura 4.18 verifica-se que para superfícies com seguimento a dois eixos, a irradiação anual em Portugal varia entre 2080 kWh/m2 e 2535kWh/m2. Verificando-se também uma diminuição gradual da radiação global do Sul para o Norte do País e um aumento dessa radiação do litoral para o interior. Observa-se ainda, que na zona Sul de Portugal se verificam os valores mais elevados de radiação solar global incidente e na zona do litoral Norte os valores mais baixos.
Tabela 4.1 Ganho de radiação Solar em relação ao estacionário óptimo
Ganho de Radiação Solar em Relação a uma Superfície Estacionária com Inclinação Óptima (%)
Localidade Longitude Latitude
Seguimento a um eixo Horizontal Este - Oeste Seguimento a um eixo Horizontal Norte - Sul Seguimento Azimutal Seguimento Polar Seguimento a dois Eixos Alcácer -8,52 38,38 1,09 1,19 1,29 1,29 1,33 Aljezur -8,84 37,3 1,08 1,19 1,28 1,29 1,33 Aveiro -8,61 40,63 1,08 1,15 1,26 1,27 1,30 Barrancos -7,04 38,14 1,08 1,18 1,28 1,29 1,33 Beja -7,86 37,97 1,09 1,19 1,29 1,30 1,33 Braga -8,44 41,54 1,08 1,17 1,28 1,29 1,32 Bragança -6,7 41,78 1,10 1,24 1,35 1,36 1,40 Campo Maior -7,04 39,03 1,08 1,18 1,29 1,29 1,33 Cascais -9,42 38,72 1,08 1,17 1,27 1,28 1,31 Castelo Branco -7,51 39,85 1,08 1,17 1,28 1,29 1,32 Castro Aire -7,93 40,91 1,08 1,17 1,28 1,29 1,32 Chaves -7,45 41,75 1,09 1,22 1,34 1,34 1,38 Coimbra -8,42 40,2 1,08 1,16 1,27 1,28 1,31 Évora -7,86 38,53 1,08 1,18 1,29 1,29 1,33 Faro -7,93 37,04 1,11 1,20 1,29 1,30 1,33 Freixo de espada -6,82 41,08 1,11 1,25 1,36 1,37 1,41 Guarda -7,26 40,55 1,08 1,18 1,29 1,30 1,33 Lagos -8,71 37,13 1,08 1,18 1,27 1,28 1,31 Leiria -8,79 39,8 1,08 1,17 1,27 1,28 1,31 Lisboa -9,15 38,73 1,08 1,17 1,27 1,28 1,32 Mértola -7,65 37,64 1,08 1,18 1,28 1,29 1,32 Miranda do Douro -6,31 41,49 1,08 1,18 1,28 1,29 1,32 Mora -8,12 38,91 1,08 1,18 1,28 1,29 1,32 Moura -7,28 38,1 1,08 1,18 1,29 1,29 1,33 Mourão -7,28 38,36 1,08 1,18 1,29 1,29 1,33 Odemira -8,72 37,57 1,08 1,18 1,28 1,29 1,32 Peniche -9,32 39,33 1,08 1,16 1,27 1,28 1,31 Portalegre -7,41 39,26 1,08 1,18 1,29 1,30 1,33 Porto -8,62 41,16 1,07 1,16 1,26 1,27 1,30 Santarém -8,69 39,31 1,08 1,17 1,28 1,29 1,32 Serpa -7,46 37,91 1,08 1,18 1,28 1,29 1,32 Setúbal -8,86 38,52 1,08 1,18 1,28 1,29 1,33 Sines -8,84 37,95 1,08 1,18 1,28 1,29 1,32 Torres Novas -8,55 39,51 1,08 1,17 1,28 1,28 1,32 Valença -8,61 42,02 1,09 1,22 1,36 1,34 1,38 Viana do Castelo -8,8 41,69 1,07 1,15 1,27 1,28 1,31 Vila Real -7,72 41,32 1,10 1,19 1,34 1,35 1,39 Vinhais -7,05 41,82 1,10 1,23 1,35 1,35 1,40 Viseu -7,92 40,68 1,08 1,17 1,28 1,29 1,32 VRS António -7,45 37,18 1,08 1,18 1,28 1,29 1,32
Tabela 4.2 Radiação global anual incidente no plano da superfície dos seguimentos
Radiação Global Anual Incidente (kWh/m2/ano)
Cidades Longitude Latitude
Seguimento a um eixo Horizontal Este - Oeste Seguimento a um eixo Horizontal Norte - Sul Seguimento Azimutal Seguimento Polar Seguimento a dois Eixos Alcácer -8,52 38,38 2028,97 2210,30 2397,98 2413,20 2475,54 Aljezur -8,84 37,3 2026,76 2220,55 2399,29 2414,71 2477,58 Aveiro -8,61 40,63 1757,79 1879,66 2060,84 2075,32 2123,55 Barrancos -7,04 38,14 2082,41 2261,83 2466,26 2481,30 2547,42 Beja -7,86 37,97 2057,27 2247,42 2442,00 2457,27 2522,10 Braga -8,44 41,54 1730,58 1872,48 2048,80 2062,09 2111,43 Bragança -6,7 41,78 1853,42 2082,71 2277,27 2287,37 2359,73 Campo Maior -7,04 39,03 2047,15 2225,64 2432,36 2445,78 2509,71 Cascais -9,42 38,72 1899,92 2066,92 2235,67 2253,55 2307,57 Castelo Branco -7,51 39,85 1947,45 2110,05 2309,56 2321,95 2381,68 Castro Aire -7,93 40,91 1787,46 1945,49 2123,83 2137,15 2190,50 Chaves -7,45 41,75 1815,64 2020,90 2217,96 2227,66 2295,81 Coimbra -8,42 40,2 1822,43 1967,77 2151,05 2166,47 2218,19 Évora -7,86 38,53 2039,56 2221,53 2417,32 2431,98 2495,68 Faro -7,93 37,04 2081,00 2260,69 2419,03 2436,23 2500,14 Freixo de espada -6,82 41,08 1903,52 2144,24 2339,29 2352,45 2428,60 Guarda -7,26 40,55 1881,49 2047,04 2240,98 2252,92 2310,93 Lagos -8,71 37,13 1951,96 2135,54 2292,37 2317,54 2372,29 Leiria -8,79 39,8 1842,36 1990,13 2175,31 2191,74 2243,84 Lisboa -9,15 38,73 1960,47 2128,64 2313,84 2332,00 2390,59 Mértola -7,65 37,64 2054,41 2236,18 2429,18 2443,74 2506,73 Miranda do Douro -6,31 41,49 1829,01 2002,40 2179,68 2193,31 2244,19 Mora -8,12 38,91 2018,96 2193,17 2390,08 2404,42 2467,27 Moura -7,28 38,1 2077,28 2266,36 2465,89 2481,94 2546,80 Mourão -7,28 38,36 2062,33 2248,85 2447,74 2462,72 2526,93 Odemira -8,72 37,57 1967,86 2156,42 2327,14 2345,10 2402,06 Peniche -9,32 39,33 1858,87 1998,99 2185,01 2200,55 2252,88 Portalegre -7,41 39,26 2020,42 2201,45 2407,41 2419,97 2484,54 Porto -8,62 41,16 1729,24 1865,85 2038,45 2052,53 2100,04 Santarém -8,69 39,31 1956,17 2119,39 2312,50 2327,07 2386,56 Serpa -7,46 37,91 2059,64 2248,54 2441,50 2458,35 2520,00 Setúbal -8,86 38,52 2002,03 2186,33 2376,69 2392,07 2453,33 Sines -8,84 37,95 1983,37 2165,65 2345,82 2361,02 2420,76 Torres Novas -8,55 39,51 1921,09 2079,65 2269,81 2285,54 2341,83 Valença -8,61 42,02 1752,58 1948,24 2179,68 2148,03 2212,05 Viana do Castelo -8,8 41,69 1720,97 1850,61 2031,99 2045,83 2092,09 Vila Real -7,72 41,32 1813,05 1969,68 2218,09 2229,30 2297,68 Vinhais -7,05 41,82 1834,87 2063,27 2256,38 2264,72 2335,74 Viseu -7,92 40,68 1813,05 1969,68 2151,87 2166,61 2219,35 VRS António -7,45 37,18 2058,95 2248,34 2433,71 2450,50 2512,93